《总线及整机》PPT课件.ppt

微型计算机及应用,3,输入输出接口总线,PC的总线及整机结构,4,5,6,Pentium微型计算机系统,2,总线概述,PC主机结构及主板,1,局部总线,PC的外存储设备,1 总线概述,总线是一种数据通道，系统各部件共享总线可同时挂接多个部件总线分为：内部总线、局部总线、外部总线总线上任一部件发送的信息，系统内连接到总线上的部件均可收到信息传输时，每次只能有一个发送部件可利用总线给一个接收部件发送信息,3,输入输出接口总线,PC的总线及整机结构,4,5,6,Pentium微型计算机系统,1,总线概述,PC主机结构及主板,2,局部总线,PC的外存储设备,A19A0 地址线.可寻址1M字节的存储空间 存储器寻址时，可以使用全部20条线，在存储器读和存储器写周期，这些地址线都变为有效，指示存储器的地址 端口访问时，只有A15A0低16位有效，访问的端口数限制在65636个以内，这是CPU的限制，但PC机的设计中，仅使用了A9A010条地址线来寻址端口。因此，PC机总共可以访问的端口地址仅有03FFH，总共1024个,1.地址总线,2.1 ISA局部总线,D7D0和SD15SD8 16条数据线 在存储器读或写周期中，这16条数据线有效，将数据从源地址传送到目标地址。在I/O端口的读或写操作时，同样利用16条数据线在端口与处理器之间传送数据。,2.数据总线,2.1 ISA局部总线,3.控制总线,2.1 ISA局部总线,PCI总线信号及分类,2.2 PCI局部总线,1.地址和数据信号,2.2 PCI局部总线,2.接口控制信号,2.2 PCI局部总线,3.出错指示信号,2.2 PCI局部总线,6.64位扩充信号,2.2 PCI局部总线,9.cache信号,2.2 PCI局部总线,2.3 视频接口总线AGP,AGP（Accelerated Graphics Port）就是Intel公司于1996年7月开发的专为实现高速图形显示的视频接口，习惯上称其为总线 AGP对内存实现流水线式的读/写，提高了数据传输速率。同时AGP是高速图形适配器的一条专用信息通道，不用与其他任何设备共享,2.4 PCI Express总线,PCI Express总线是一种高速串行IO总线。PCI-E总线继承了前两代局部总线的大多数优点，又吸收了近几年来计算机体系结构研发的新成果。PCI-E总线采用点对点异步传输模式，将数据封装成数据包，在设备之间进行高速串行传输。PCI-E总线根据总线宽度的不同而有以下规格，PCI Express 1x(250Mbps)、2x、4x、8x、16x和32x。,输入输出接口总线,PC的总线及整机结构,4,5,6,Pentium微型计算机系统,2,总线概述,PC主机结构及主板,3,局部总线,PC的外存储设备,1,3.1 ATA总线 和SATA总线,ATA(advanced technology attachment)接口总线是Compaq公司联合Westrn Digital公司专门为主机和硬盘连接而设计的总线，也适用于光驱和软驱的连接，ATA也称为IDE（integrated drive electronics或inteligent drive electronics）。IDE是把“硬盘控制器”和“盘体”集成在一起的硬盘驱动器的接口总线，它通过40芯扁平电缆将磁盘驱动器或光盘驱动器连接到主机系统上。一个IDE接口可连两个硬盘。串行硬盘驱动器接口SATA（serial ATA）非常小巧，仅为7针插座，在主板上标有SATA1、SATA2标志的7针插座就是SATA硬盘的数据线接口，通过扁平的SATA数据线，即可与SATA硬盘连接。SATA采用点对点的连接方式，每个SATA接口只能连接一块SATA硬盘。SATA还有一大优势是支持热插拔。,3.2 SCSI总线和SAS总线,SCSI是一个高速智能接口，可以作各种磁盘、光盘、磁带机、打印机、扫描仪条码阅读器以及通信设备的接口。SCSI是处于主适配器和智能设备控制器之间的并行输入输出接口，一块主适配器可以连接7台具有SCSI接口的设备。SCSI可以采用单级和双级两种连接方式，单级连接方式最大传输距离可达6m；双级连接方式最大传输距离可达25m。,3.3 通用串行总线USB,USB（universal serial bus）是Intel、DEC、Compaq、Microsoft和IBM等公司1996年共同制定的串行接口标准。主要特点：速度快；连接简单快捷，可进行热插拔；无须外接电源；扩充能力强；具有高保真音频；良好的兼容性。,3,输入输出接口总线,PC的总线及整机结构,5,6,Pentium微型计算机系统,2,总线概述,PC主机结构及主板,4,局部总线,PC的外存储设备,1,4.1 北桥-南桥构建的PCI总线型微型计算机系统,4.2 北桥-南桥构建的专用总线型微型计算机系统,4.3 IOH和ICH芯片组构建的微型计算机系统,4.4 单芯片组构建的微型计算机系统,3,输入输出接口总线,PC的总线及整机结构,4,6,Pentium微型计算机系统,2,总线概述,PC主机结构及主板,5,局部总线,PC的外存储设备,1,5.1 PC机主机结构,微型计算机，或称PC机在不同场合，有不同的外围配置，或因品牌不同而外型包装各异，但万变不离其宗。PC机最主要核心部分只不过“三大件”：主机箱、监控器(显示器)和键盘。再缩小点说，PC机只不过是一个主机箱。键盘和监控器是其外部设备，一个作为数据输入，一个作为数据输出并兼有监控作用。主机的主要部件是：电源、CPU、（4条）内存条、（双）显卡、光驱和硬盘等，如下图所示。,5.1 主机结构,5.2 主板的结构,各种品牌的主板的基本组成都是相近的。主板上的器件很多，分布各异，但都可以分解为下列几个部分：(1)CPU及其相关器件所组成的系统；(2)总线扩展槽所形成的系统；(3)主板上的存储器系统；(4)芯片组(chipset)及其他芯片；(5)跳线(jumper)及各种辅助电路下图为某PC机的主板的布局。从图可见，主板上有，CPU插座、北桥芯片、南桥芯片、4条内存插槽、PCI插槽、PCI-E 16x插槽、2条PCI-E 1x插槽、6个SATA接口、IDE插槽和外置输入输出接口等。,5.2 主板的结构,5.3 常用的CPU及其在主板上的插座,Intel公司生产的CPU型号至80486为止，此后生产的CPU型号改为Pentium(奔腾)。计算机技术发展很快，现在已有Pentium 4、双核处理器Pentium E5800和Cori 2、四核处理器Cori i7等。微型计算机常用的CPU的主要性能如下表。,主板与CPU通过CPU插座连接在一起，CPU插座目前常用的为Socket型插座和LGA型插座。Socket型插座的四周均匀地分布着插孔，其右边还有一根压杆。在插入CPU之前，先将压杆提起，插下CPU之后，再把压杆压回原处，利用插座本身产生的挤压力将CPU的引脚与插座牢牢地接触，然后在CPU上安装一组散热片和风扇。拆卸CPU时，将压杆轻轻提起，压力即可解除，CPU便可轻松取出。Socket插座大多根据CPU引脚的多少进行编号。LGA型插座没有插孔，只有一排排整齐排列的有弹性的金属圆点，因此CPU不能利用其引脚与插座孔的接触进行固定，而是利用安装扣架固定，使CPU正确压在LGA插座上的金属圆点上。LGA插座可以随时解开扣架，更换CPU芯片。,5.3 常用的CPU及其在主板上的插座,5.4 主板上的芯片组,芯片组在主板上的作用仅次于CPU，是主板的灵魂，它决定了主板性能的好坏和级别的高低，进而影响到整个计算机系统性能的发挥。目前的主板芯片组由北桥芯片和南桥芯片组成，芯片组的名称一般以北桥芯片命名。北桥芯片不仅仅可以代表整块主板的名称，还能代表整块主板的档次。北桥芯片是芯片组中起主导作用的芯片，故也称之为主桥(host bridge)。其中北桥芯片的主要功能是控制内存，南桥芯片的主要功能是负责输入输出总线之间的通信。南桥芯片负责的功能较稳定，所以不同芯片组中，可能存在南桥芯片是相同的，不同的只是北桥芯片。,5.4 主板上的芯片组,主板的性能取决于北桥芯片，主板支持外设功能的多少则取决于南桥芯片。紧靠着CPU，上面覆盖着散热片的芯片就是北桥芯片。而距离CPU较远，在局部总线扩展插槽附近的芯片是南桥芯片，南桥芯片上面一般没有覆盖散热片。Intel公司的芯片组的命名规则是一个英文字母后跟两个数字，其中英文字母代表针对的市场，第1个数字代表芯片组系列，第2个数字则代表芯片组的功能。在同一个系列中，且英文字母相同的情况下，数字大的芯片组的性能高于数字小的芯片组。,PCI总线扩展槽 Intel公司于1992年7月推出的PCI总线是为配合奔腾芯片而设计的。PCI总线扩展槽如下图所示。PCI总线的优点如下：即插即用(plug and play)PCI总线有自动将增加的PCI卡配置到系统中去的能力。可使用在多处理器环境中，还可支持多媒体及数据量非常大的应用。它能支持更多的局部总线。PCI总线可与早期的ISA总线、EISA总线、VESA总线共存于同一主板上。PCI的扩展槽可以多达10个。,5.5 主板上的总线扩展插槽,2.AGP扩展槽AGP扩展槽如下图所示，每块主板只有1条AGP扩展槽，通常都是棕色的。AGP扩展槽结构也与PCI、ISA完全不同，它不与PCI、ISA扩展槽处于同一水平位置，而是内进一些，这使得PCI卡、ISA卡不可能插得进去。随着显卡速度的提高，AGP扩展槽已经不能满足显卡传输数据的速度，目前AGP显卡已经逐渐淘汰，取代它的是PCI Express显卡。,5.5 主板上的总线扩展插槽,5.5 主板上的总线扩展插槽,3.PCI-E扩展槽 目前，PCI-E 1x和PCI-Ex 16x是PCI Express的主流规格。芯片组厂商将在南桥芯片当中添加对PCI Express 1x的支持，在北桥芯片当中添加对PCI Express 16x的支持。用于取代AGP接口的PCI Express接口是PCI-E 16x。由于大多数的芯片组提供的PCI-E通道只有18或20条，所以大多数主板的PCI-E插槽都是一个PCI-E 16x和两个PCI-E 1x。PCI-E 1x和PCI-E 16x插槽如下图所示。,5.6 主板上的内存条及内存条插槽,内存条是将容量很大，但体积很小的存储芯片装在条形印刷电路板上，然后将内存条插在主板的内存插槽里。现在，一个主板上的内存条存储器可达到16GB，甚至32GB。内存条插槽一般有28条,如下图所示，上图为DDR2内存条插槽，下图为DDR3内存条插槽。现在内存条的容量愈来愈大，应该尽量选用大容量的内存条，少使用内存条插槽。,5.7 主板上的其他接口,1.IDE接口插槽现在已有集成在主板上的IDE接口，在主板上有1-2个用于连接硬盘驱动器或光盘驱动器的40线扁平电缆的插槽，如下图所示。,2.SATA接口插槽集成在主板上的SATA接口的插槽如下图所示，其个数不等，有的主板上多达68个。,5.7 主板上的其他接口,3.SCSI接口插槽SCSI接口插槽如下图所示。,4.外置I/O接口现在，主板将许多常用外设的接口都集成在主板上，并将其接口插座安装在机箱上，使其应用简单而方便。如下图所示的某PC机的外置I/O接口有，PS/2键盘接口(紫色)、PS/2鼠标接口(浅绿色)、4个USB2.0接口、串口、并口、RJ45网络接口、VGA接口和音频接口等。,3,输入输出接口总线,PC的总线及整机结构,4,5,Pentium微型计算机系统,2,总线概述,PC主机结构及主板,6,局部总线,PC的外存储设备,1,